. (Принимаем).

где - число рабочих тарелок.

Число рабочих тарелок равно:

,

где - число теоретических тарелок, з - коэффициент полезного действия тарелки.

Применим в абсорбере клапанные тарелки, к.п.д. которых при хемосорбции и находятся в пределах 10. Учитывая, что отсутствует, примем з = 35%.

Рассчитываем число теоретических тарелок, необходимое для обеспечения заданного коэффициента извлечения в абсорбере при постоянном среднем коэффициенте его извлечения на каждой тарелке:

,

где - коэффициент извлечения в абсорбере; - средний коэффициент извлечения на тарелках.

Коэффициент извлечения в абсорбере равен:

.

Рассчитываем средний коэффициент извлечения на тарелках:

где - коэффициент массопередачи при хемосорбции, м/ч; а - удельная поверхность контакта фаз, - высота газожидкостного слоя, м; - приведенная скорость газа при рабочих условиях в нижней части аппарата, м/с.

Коэффициент массопередачи при хемосорбции рассчитывается через коэффициенты массоотдачи при физической абсорбции по формуле:

- коэффициенты массотдачи в газовой и жидкой фазах, м/ч; - константа фазового равновесия при физической абсорбции с поправкой на ионную силу раствора, полученного в результате хемосорбции.

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе:

- коэффициент массоотдачи в газовой фазе, отнесенный к единице рабочей площади тарелки.

Находим:

(А = 41700, m = 1, n = 0.5 - коэффициенты,

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе равен:

- коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, отнесенный к единице рабочей площади тарелки.

Находим:

(А = 240, m = 0,35, n = 0.58 - коэффициенты,

Найдем константу фазового равновесия с поправкой на ионную силу раствора ДЭА:

,

где - константа фазового равновесия для ; , и - поправочные коэффициенты на присутствие отрицательных, положительных ионов и растворенного газа; , - количества положительных и отрицательных ионов; С - концентрация абсорбента, кмоль/м3.

Константу фазового равновесия рассчитаем по формуле:

где - константа фазового равновесия для водного раствора при температуре ; и - средняя мольная масса и плотность абсорбента в нижней части аппарата; T = 52 + 273 = 325 К - абсолютная температура газа.

.

В водном растворе ДЭА в результате хемосорбции содержатся следующие положительные и отрицательные ионы:

,

,

.

Поправочные коэффициенты и заряды ионов приведены в таблице 16.

Таблица 16 - Поправочные коэффициенты

Рассчитываем концентрацию абсорбента:

Тогда

Коэффициент массопередачи равен:

Рассчитываем удельную поверхность контакта для клапанных тарелок:

,

где - критерий Вебера; - газосодержание; , - вязкость водного раствора ДЭА и воды при 52?; Fr - критерий Фруда, рассчитываемый по приведенной скорости газа:

0,25

Критерий Вебера:

Рассчитываем газосодержание:

Тогда удельная поверхность контакта будет равна:

Число теоретических тарелок:

Число рабочих тарелок:

.

Рабочая высота абсорбера равна:

Расчет диаметров штуцеров аппарата.

Внутренние диаметры штуцеров аппарата рассчитываются по формуле:

,

где - объемные расходы соответствующих потоков, м3/с; - скорости соответствующих потоков, м/с.

,

где - абсолютные плотности соответствующих потоков, кг/ м3 (плотности очищенного газа и регенерированного раствора ДЭА рассчитываются аналогично плотностям очищенного газа и насыщенного раствора ДЭА).

Для получения значения оптимального диаметра трубопровода принимаем в зависимости от типа перекачиваемой среды.

Расчет оптимальных диаметров приведен в таблице 17.

Таблица 17 - Расчет оптимального диаметра штуцеров аппарата

Заключение

В курсовом проекте был проведен технологический расчет абсорбера для очистки углеводородного газа от сероводорода регенерированным водным раствором диэтаноламина (ДЭА). В результате расчета выбран колонный аппарат ККП (с клапанными тарелками) даметром 3,4 м, работающий под давлением 4 МПа. Исполнение - цельносварное Техническая характеристика выбранного аппарата приведена в таблице 18. Техническая характеристика выбранного типа тарелок приведена в таблице 19.

Таблица 18 - Техническая характеристика абсорбера

Таблица 19 - Техническая характеристика двухпоточной тарелки типа ТКП (по ОСТ 26-02-1401-76)

Список литературы

1. Гайле А.А., Пекаревский Б.В. Расчет ректификационных колонн: учебное пособие. - СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2007.

2. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов: Справочное пособие. - М.: Химия, 1983.

3. Мурин И.В., Кисленко Н.Н., Сурков Ю.В. Технология переработки природного газа и конденсата: Справочник. - ч. 2. - М.: Изд-во «Недра», 2002.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. - М.: ООО ИД «Альянс», 2007.

5. Рамм В.М. Абсорбция газов. - 2-е изд. - М.: Химия, 1976.

6. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Под ред. Е.Н. Судакова. - 3-е изд. - М.: Химия, 1979.

7. Справочник нефтепереработчика/ Под ред. Г.А. Ластовкина, Е.Д. Радченко и М.Г. Рудина. - Л.: Химия, 1986.

8. Справочник химика: в 6 т. - т. 1. / Под ред. Зониса С.А., Симонова Г.А., изд. 2, перераб. и доп. - Л.: Изд-во «Химия», 1966.

9. Фролов В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». - 2-е изд., испр. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2008.

10. Чернышев А.К., Поплавский К.Л., Заичко Н.Д. Сборник номограмм для химико-технологических расчетов. - Л.: Химия, 1969.

Страницы: 1, 2, 3, 4